slide đồ án kỹ thuật MIMO OFDM và đánh giá chất lượng hệ thống 20

ĐẠI HỌC QUY NHƠN
KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

KỸ THUẬT MIMO-OFDM.

SVTH : Tống Xuân Nghĩa
LỚP : ĐTVTBK28
GVHD : THS ĐÀO MINH HƯNG
QUY NHƠN - THÁNG 6 NĂM 2010


Chương 1: Tổng quan về kỹ
thuật MIMO-OFDM và hệ
thống thông tin di động.
Chương 2: Kỹ thuật OFDM.
Chương 3: Kỹ thuật MIMO.
Chương 4: Kỹ thuật MIMOOFDM.
Chương 5: Mô phỏng và
đánh giá chất lượng hệ
thống.


Xu hướng phát triển của hệ thống thơng tin
g
di động
GSM/GPRS
hốn

t
ảo
hệ
h
n
hồ độ cao
Tốc in cậy
t
Độ
i
lớn ối mọ
n
Kết
nơi

WCDMA/
IEEE802.11

 Hiệu quả sử
dụng phổ
 Giới hạn về
băng thông
 Vấn đề nhiễu

MIMO_OFDM
GSM/GPRS
WCDMA/

GSM/GPRS

IEEE802.1
1
WCDMA

IEEE80
2.11

 Tiết kiệm năng
lượng
 Nhiễu
 Băng thông
 Vùng bao phủ
 Tốc độ rớt dữ
liệu


Môi trường vô tuyến trong thông
tin di động


Tổng quan về MIMO_OFDM
KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA

MIMO_OFDM là kĩ thuật sử dụng nhiều anten phát
và thu, chia dòng dữ liệu ban đầu thành nhiều dòng dữ
liệu con theo một thuật tốn cho trước, các dịng dữ liệu
này được thực hiện ghép kênh phân chia theo tần số trực
giao, trước khi được đưa đến các anten tương ứng và
truyền đi. Phía thu sẽ cũng nhận các dịng dữ liệu này từ
nhiều anten và sử dụng các thuật tốn thích hợp để tổng

Anten 1
MIMO_OFDM
hợpKhối
lạiphát
dòng
dữ liệu ban đầu.
Khối phát OFDM 1
Bits
input

Khối phát
MIMO

.
.
.
.

TX1
Anten n

Khối phát OFDM n

TXn

Khối nhận MIMO_OFDM
Anten 1
Khối thu OFDM 1
RX1
Anten m

Khối thu OFDM m
RXm

.
.
.
.

Khối thu
MIMO

Bits
output


Ưu điểm của hệ thống
MIMO_OFDM
Công nghệ:
Hiệu quả sử dụng phổ, chống
fading nhiều tia…
Tối ưu hố cơng suất phát.
Chống nhiễu xun kí tự, nhiễu
xuyên kênh.
Nâng cao tốc độ truyền tín hiệu
Thích ứng hầu hết các tiêu chuẩn
vơ tuyến.
Thích ứng việc truyền dẫn đa
đường, chất lượng tín hiệu nâng
cao nhờ phân tập không gian.
Người dùng:

Chất lượng dịch vụ cao.
dụng cho các
cung cấp dịch vụ…
Độ tin cậy được đảm bảo
Nhiều dịch vụ mới được tích hợp.

Tăng phạm vi bao phủ…
Tối ưu hố cơng suất
phát.
Nâng cao chất lượng
mạng.
Giảm chi phí hệ thống.
Có thể áp dụng cho hầu
hết các hệ thống thông tin
di động.

Sự lựa chọn khả
nhà


KĨ THUẬT OFDM
Định nghĩa và khái niệm:
OFDM(ghép kênh phân chia theo tần số trực giao) là
một kĩ thuật điều chế đa sóng trực giao, trong đó dữ
liệu được truyền nhờ rất nhiều sóng mang phụ.
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG
OFDM


KĨ THUẬT OFDM

Sắp xếp và mã hóa
M_QAM

IDFT/DFT

Sắp xếp dịng bit nhị
phân thành các nhóm
Nbits tương ứng với
phương pháp điều chế
M_QAM.
QAM là phương pháp
điều chế cả biên độ và
pha.
Dữ liệu được đưa vào
các sóng mang phụ
trực giao.
Thực tế thì bộ
FFT/IFFT được thay
DFT/IDFT.
Tín hiệu ra là một tín
hiệu rời rạc cũng có
chiều dài N nhưng
trong miền thời gian.


KĨ THUẬT OFDM
Chống nhiễu xuyên kí tự.
Chiều dài CP phải hạn chế
để đảm bảo hiệu suất sử

dụng dải tần, nhưng phải lớn
hơn trải trễ cực đại.

Chèn dải bảo vệ

Chèn Pilot
Và
Ước lượng kênh

xác định hàm truyền đạt của
các kênh con và thời gian để
thực hiện giải điều chế bên thu
khi bên phát sử dụng kiểu điều
chế kết hợp.



Mẫu tin dẫn đường chèn
cùng với mẫu tin có ích cả ở
miền tần số và miền thời gian.
Khoảng cách giữa 2 tín hiệu
1
pilot
Df ≤
f sτ max
+Trong miền tần
số:
1
2 f D maxthời
(TS + Tgian:

G)
miền

Dt ≤

+Trong


TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT MIMO
Khái niệm và định nghĩa:
Kĩ thuật MIMO là kỹ thuật sử dụng
nhiều anten phát và nhiều anten thu.
dữ
Phân loại: phân tập theo không
liệu
gian, phân tập theo thời gian, phân
vào
tập theo tần số, mã hoá khối khơng
gian thời gian, mã hố lưới khơng
gian thời gian và ghép kênh không
gian.
Ưu điểm:
Tăng độ lợi mảng, làm tăng tỉ số tín hiệu
trên nhiễu, từ đó làm tăng khoảng cách
truyền dẫn mà không cần tăng cơng suất
phát.
Tăng độ lợi phân tập: làm giảm hiện tượng
fading thông qua việc sử dụng hệ thống
anten phân tập, nâng cao chất lượng hệ
thống.

Tăng hiệu quả phổ: bằng cách sử dụng
ghép kênh không gian.
Tăng dung lượng kênh mà không cần tăng
công suất phát và băng thơng.

Anten
phát
Bộ
chuyể
n đổi
MIMO

*
*
*

Hij

Anten
thu
Bộ
giải
chuyể
n đổi
MIMO

dữ
liệu
ra

Nhược điểm
Tăng độ phức tạp trong xử
lí tín hiệu phát và thu.
Kích thước của thiết bị di
động tăng lên.
Nhiễu đồng kênh: do sử
dụng nhiều anten truyền dữ
liệu với cùng một băng tần.
Nhiễu liên kênh: do nhiều
người dùng sử dụng cùng
hệ thống MIMO.


PHÂN TẬP
Định nghĩa: Phân tập là kĩ thuật cải thiện độ tin cậy của tín
hiệu bằng cách sử dụng hai hay nhiều kênh thơng tin liên lạc
với các tính chất khác nhau.
Bộ kết hợp tín hiệu thu

Phân tập thời gian
Bộ kết hợp kiểu lựa chọn Bộ kết hợp kiểu quét

Phân tập không gian

nr

Bộ kết hợp tỉ số cực đại

r = ∑ α i .ri
i =1

α i = Ai e

− j φi

nr

r = ∑ Ai
i =1

2


MÃ HĨA KHỐI KHƠNG GIAN_THỜI GIAN (STBC)
Định nghĩa: STBC là kĩ thuật được sử dụng trong truyền
thông vô tuyến, truyền nhiều phiên bản các dòng dữ liệu qua
nhiều anten và sử dụng nhiều phiên bản của các tín hiệu nhận
khác nhau để nâng cao chất lượng tín hiệu thu.
Mã hóa:

Mã hóa với 2 anten phát(Alamouti)

Mã hóa với 4 anten phát

Mã hóa với số anten phát
là Nt


MÃ HĨA KHỐI KHƠNG GIAN_THỜI GIAN(STBC)
GIẢI MÃ:

Bộ giải mã trực giao STBC là giải mã tối ưu (maximum
likelihood decoding) được thực hiện tại bộ thu với q trình xử lí
tuyến tính

Sơ đồ giải mã của STBC


HỆ THỐNG MIMO_OFDM

Sơ đồ khối của bộ phát của hệ thống MIMO_OFDM

Sơ đồ khối của bộ thu của hệ thống MIMO_OFDM


HỆ THỐNG STBC_OFDM

Mơ hình hệ thống STBC-OFDM 2x2
Tại mỗi thời điểm t, một khối bit thơng tin được mã hố để phát ra
một từ mã không gian thời gian mà nó bao gồm 2*M kí tự được điều
chế.
Từ mã khơng gian-thời gian được cho bởi:

 xt1,1
Xt =  2
 xt ,1

xt1,2 ... xt1, M 

xt2,2 ... xt2, M 

MÔ PHỎNG
LƯU ĐỒ :


KẾT QUẢ MÔ PHỎNG


KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG MỞ ĐỀ TÀI.
Kết luận:
Tìm hiểu kĩ thuật OFDM, MIMO trong thơng tin di động.
Trình bày tổng quan kĩ thuật MIMO_OFDM trong thơng tin di
động.
Phân tích hệ thống MIMO_OFDM thông qua hệ thống
STBC_OFDM trong thông tin di động.
Hướng mở của đề tài:
Nghiên cứu STBC kết hợp mã turbo,TCM để tạo độ lợi mã hoá,
nâng cao chất lượng hệ thống..
Tìm hiểu các kĩ thuật khác trong hệ thống MIMO_OFDM: STTC,
SM.


CẢM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA
Q THẦY CƠ VÀ CÁC BẠN